Досье. Американский космический корабль Dragon

28 июня 2015 года ракета Falcon 9, которой предстояло вывести на орбиту космический грузовик Dragon с грузом для МКС, на старте с космодрома на мысе Канаверал (штат Флорида).

Ракета Falcon 9 взорвалась на третьей минуте после запуска к МКС Старт с космодрома на мысе Канаверал в штате Флорида был дан в 17:21 мск. На корабле к МКС отправлялись около двух тонн груза, в том числе стыковочный узел для модернизации станции для будущих стыковок с американскими пилотируемыми кораблями.

Частный американский транспортный космический корабль Dragon (Дракон) был разработан компанией SpaceX.

Корабль предназначен как для автономных полетов (в этом случае он будет получать название DragonLab), так и для доставки на МКС астронавтов и различных грузов. Корабль может использоваться либо в пилотируемом варианте — в этом случае на орбиту он сможет доставить семь человек, либо в грузо-пассажирском варианте — в этом случае на орбиту он доставит четырех человек и 2,5 тонны грузов, либо как беспилотный корабль для снабжения МКС.

Общая длина корабля - 7,2 метра; максимальный диаметр - 3,7 метра.

Dragon состоит из двух модулей: командного отсека конической формы и цилиндрического приборно-агрегатного отсека. Энергоснабжение корабля, как и у российского "Союза", обеспечивают солнечные батареи и аккумуляторы. Общая компоновка и облик корабля схожи с космическими кораблями серии Apollo и проектируемыми в настоящее время новыми кораблями Orion.

Особая гордость разработчиков — концепция безопасности корабля. Под капсулой находится сервисный модуль, который в случае аварии Dragon экипаж и груз за счет того, что способен быстро отстыковаться от базовой станции.

Dragon - единственный в мире действующий грузовой космический корабль, способный возвращаться на Землю.

В передней части капсулы под откидным носовым обтекателем может располагаться стыковочный агрегат для причаливания к МКС. Объем возвращаемого аппарата (ВА) позволяет размещать в нем различные грузы. Под капсулой ВА находится объединенный приборно-агрегатный отсек (ПАО). Его двигатели используются как для маневров на орбите, так и в качестве системы аварийного спасения (САС) в случае аварии при запуске.

В качестве средства выведения корабля Dragon используется двухступенчатая ракета-носитель (РН) Falcon 9, также разработанная SpaceX.
В декабре 2010 года корабль Dragon совершил первый полет на орбиту и успешно приводнился в Тихом океане. Таким образом, SpaceX стала первой частной компанией, выведшей в космос корабль и успешно вернувшей его на Землю — то, что раньше удавалось лишь трем государствам: США, России и Китаю.

Второй корабль Dragon был запущен 22 мая 2012 года с космодрома на мысе Канаверал. 25 мая после серии проверок систем навигации, способности маневрировать и слушаться команд он был пристыкован к МКС. В составе станции корабль пробыл до 31 мая. На МКС им было привезено 520 килограммов груза: несколько коробок с оборудованием для экспериментов, одежда, ноутбуки, батареи и еда — 117 стандартных обедов для космонавтов. На Землю корабль около 660 килограммов грузов. Это, в частности, насос системы переработки мочи, компоненты фильтрационной установки для воды и детали скафандров.

После этого корабль совершил свыше десяти вылетов.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Компания SpaceX уже не первый год работает над созданием частных космических кораблей, которые помогут NASA отправлять в Космос людей и грузы. И на днях ею был представлен новый космический челнок – Dragon V2 , пассажирский.

В декабре 2010 года компания SpaceX провела первый успешный полет автоматического грузового космического челнока Dragon, который поднялся на определенную высоту на ракете Falcon 9, затем отделился от нее, достиг космических высот, а потом безопасно вернулся на Землю. Это стало великим достижением, которое в будущем может существенно повлиять на освоение Космоса Соединенными Штатами Америки. А 30 мая 2014 года SpaceX представила и пассажирскую версию этого челнока – Dragon V2.

Челнок Dragon V2 SpaceX уже окрестили «космическим такси». Ведь этот корабль рассчитан на то, чтобы доставлять на орбиту и обратно до семи астронавтов. Он может стыковаться с орбитальными станциями и искусственными спутниками Земли, что существенно облегчит работу МКС. Тем более что из-за последних событий дальнейшее космическое взаимодействие России и США находится под большим вопросом.

Dragon V2 SpaceX является значительно модернизированной версией первого частного космического челнока. Он более мощный, чем предшественник, да еще и может работать в полностью автоматическом режиме, в том числе, и стыковаться с МКС без всякого содействия со стороны. Впрочем, в случае чрезвычайных ситуаций возможен также переход на ручное управление.

Приземляться на Землю космический челнок Dragon V2, как уверяют его создатели, может с точностью вертолета. Впрочем, стартовать в небо ему все равно приходится с помощью ракеты Falcon 9.

Ожидается, что первый полет в Космос корабль Dragon V2 SpaceX будет совершен не ранее чем через полтора года.

Не стоит, кстати, думать, что SpaceX составит конкуренцию проектам . Последние запускают челноки лишь на суборбитальные высоты. Да и главная их задача – это развлекательные полеты, а не серьезная работа в рамках космической программы NASA.

В рамках программы Commercial Orbital Transportation Services (COTS), предназначенный для доставки и возвращения полезного груза и, в перспективе, людей на .

Необходимость в новых грузовых кораблях возникла у США по причине прекращения полётов Шаттлов.

“Dragon” - единственный в мире действующий грузовой космический корабль, способный возвращаться на .

История

SpaceX начала разработку космического корабля “Dragon” в конце 2004 года.

В 2006 году был подписан контракт между SpaceX и NASA по программе Commercial Orbital Transportation Services(COTS), согласно которому, планировались 3 тестовые миссии, для сертификации ракеты-носителя и космического корабля на программу Commercial Resupply Services (CRS) по снабжению МКС. Впоследствии, вторая и третья демонстрационные миссии были объединены в одну.

12 августа 2010 года в районе залива Морро на тихоокеанском побережье США были успешно проведены испытания парашютной системы космического корабля “Dragon”. Капсула была поднята на вертолете на высоту 4,2 км и сброшена вниз. Тормозные и основные парашюты сработали штатно, нормально опустив аппарат на поверхность океана. При этом астронавты в корабле будут испытывать при приводнении перегрузки не более 2-3 g.

25 мая 2012 года, в 16:02 UTC, корабль “Dragon” был пристыкован к модулю Гармония, в рамках демонстрационной миссии SpaceX COTS Demo Flight 2/3. Dragon стал первым частным космическим кораблём, пристыкованным к Международной космической станции.

Согласно контракту, заключенному между NASA и «SpaceX» по программе Commercial Resupply Services, последняя должна была осуществить 12 штатных миссий на МКС, но, в марте 2015 года, NASA приняла решение продлить контракт еще на три миссии в 2017 году. Сумма контракта с NASA около 1,6 млрд долларов (увеличилась до около 2 млрд после продления).

8 октября 2012 года, корабль “Dragon” отправился к Международной космической станции, в рамках миссии SpaceX CRS-1. Это первый в истории полёт космического транспорта с коммерческой миссией к МКС.

30 мая 2014 года Илон Маск представил пассажирскую версию космического корабля “Dragon”, названную “Dragon V2”.

В декабре 2015 компания SpaceX получила контракт общей стоимостью около 700 млн $ на еще 5 миссий корабля “Dragon” к Международной космической станции. Дополнительные миссии позволят обеспечить снабжение станции до 2019 года включительно, когда стартует вторая фаза программы Commercial Resupply Services.

14 января 2016 года NASA определила компанию SpaceX как одного из победителей конкурса второй фазы программы снабжения МКС Commercial Resupply Services 2 (CRS2), что обеспечило космическому кораблю Dragon как минимум 6 грузовых миссий с возможностью продления контракта. Предложение компании включает 2 варианта миссий с различными способами стыковки со станцией: стандартным, с использованием манипулятора Канадарм 2 и автоматическим, с использованием стыковочного порта для пилотируемых кораблей. Также предложена возможность посадки корабля на землю с использованием собственных двигателей SuperDraco, что позволит ускорить доступ к возвращаемому грузу.

Описание

Космический корабль “Dragon” состоит из командного-агрегатного отсека конической формы и транка-переходника для стыковки со второй ступенью , который служит как негерметичный контейнер для размещения грузов и одноразового оборудования - и радиаторов системы охлаждения. Энергоснабжение корабля, как и у российского обеспечивается солнечными батареями и аккумуляторами. В отличие от других возвращаемых космических кораблей («Аполлон», «Союз», а также разрабатываемых «Орион», CST-100 и «Перспективная пилотируемая транспортная система»), “Dragon” является практически моноблочным кораблем. Двигательная установка, топливные баки, аккумуляторы и другое оборудование агрегатного отсека возвращается вместе с кораблем, что является уникальным. В грузовой версии корабля стыковка с МКС, в виду отсутствия системы автономной стыковки, осуществляется тем же образом, что и стыковка японского “HTV”, с помощью манипулятора «Канадарм2». Теплоизоляционный щит корабля абляционный, его испарение уносит с собой тепловую энергию.

Космический корабль “Dragon” разрабатывается в нескольких модификациях: грузовой (в этом варианте он используется сейчас), пилотируемой «Dragon v2» (экипаж до 7 человек), грузо-пассажирской (экипаж 4 человека + 2,5 тонны грузов), максимальная масса корабля с грузом на МКС может составлять 7,5 тонн, и модификация для автономных полётов (DragonLab).

Предполагается, что для корабля “Dragon” будет создана уникальная система аварийного спасения (САС), размещающаяся не на мачте над космическим кораблем, а в самом корабле. По заявлению главы и генерального конструктора SpaceX Илона Маска, двигатели САС, возможно, будут использованы при посадке космического корабля на сушу.

Конструкция

При сборке космического корабля “Dragon” широко используются современные композитные материалы, с целью снижения веса и придания дополнительной прочности конструкции.

В грузовой версии корабля используется одноразовый носовой конус . Конус защищает корабль и стыковочный механизм в плотных слоях атмосферы после старта ракеты-носителя и отсоединяется вскоре после начала работы верхней ступени.

Используемый стыковочный механизм называется Common Berthing Mechanism и используется для всех грузовых кораблей, стыкующихся с американской частью Международной космической станции. Кроме того, этот же механизм стыковки используется для всех модулей МКС, за исключением российских. На корабле “Dragon” установлена пассивная часть механизма стыковки, активная часть встроена в узловые модули Юнити, Гармония, Спокойствие.

Для доступа в герметичный отсек имеются 2 люка, верхний (основной) и боковой.

Служебный отсек располагается по периметру нижней части капсулы космического корабля. В нём размещены двигатели Draco, баки с топливом для двигателей, бортовые компьютеры, аккумуляторные батареи. Кроме того, там же находится сенсорный отсек, люк которого выходит наружу корабля и находится под боковым люком. Люк закрыт во время взлета и посадки, открывается в космосе и фиксируется в открытом положении. В отсеке находятся датчики систем управления, навигации и контроля корабля. С внутренней стороны люка находится специальный механизм для захвата и фиксации корабля манипулятором Канадарм2.

Двигатели Draco

Для орбитальных манёвров используются 18 двигателей Draco. Двигательная установка разбита на 4 отдельных блока, 2 блока насчитывают по 4 Draco и 2 блока - по 5. Двигатели продублированы по всем осям направления. Используют для работы самовоспламеняющуюся смесь монометилгидразина и тетраоксида диазота и выдают тягу 400 Н каждый.

Электроснабжение корабля обеспечивается солнечными и аккумуляторными батареями. Солнечные батареи находятся снаружи негерметического грузового отсека. Во время старта и полета в атмосфере скрыты под специальными защитными чехлами. После отстыковки корабля от верхней ступени Falcon 9, чехлы отсоединяются и панели солнечных батарей раскрываются в 2 широких крыла с общим размахом 16,5 м. В среднем продуцируют 1,5-2 кВт электроэнергии, с максимумом до 4 кВт. 4 литий-полимерные аккумуляторные батареи обеспечивают корабль питанием во время взлёта, посадки и отсутствия солнечного света на орбите.

Система поддержания внутренней среды способна поддерживать в герметичном отсеке давление от 13,9 до 14,9 psi (1 атм), температуру от 10 до 46°С и влажность от 25 до 75 %.

В первых полетах грузовой версии корабля “Dragon” использовался теплоизоляционный щит из материала PICA-X первого поколения, позже начали использовать второе поколение. Третье поколение PICA-X планируется для использования на пассажирской версии “Dragon V2”.

Грузовой “Dragon” использует парашютную схему приземления . На высоте 13,7 км выпускаются два тормозных парашюта, которые замедляют и стабилизируют капсулу, после чего, на высоте около 3 километров открываются 3 основных парашюта, которые снижают скорость приземления до 17-20 км/ч и опускают корабль в океан.

Негерметический грузовой контейнер имеет полезный объём 14 м 3 и может быть использован для транспортировки крупногабаритных грузов. С его помощью планируется доставка на МКС новых стыковочных адаптеров IDA-1 и IDA-2 для будущих пассажирских кораблей “Dragon V2” и “CST-100”, а также экспериментальный модуль BEAM. Кроме солнечных батарей в контейнере находятся радиаторы системы терморегуляции корабля. Негерметический контейнер не возвращается на Землю, он отделяется от капсулы незадолго до входа корабля в атмосферу и сгорает.

Либо Илону Маску на самом деле не терпится побыстрее попасть на Марс, либо его инженерам удается создавать необходимые технологии намного быстрее, чем ожидалось. В любом случае, компания SpaceX 27 апреля объявила о своих планах запустить беспилотный космический корабль Red Dragon ("Красный дракон") к Красной планете в 2018 году, на четыре года раньше, чем предполагалось.

На сегодняшний день NASA уже разработало беспилотные марсоходы, которые могут собирать образцы с поверхности Марса для их проверки на наличие признаков жизни. Если эти образцы доставить на Землю, где их смогут изучить в оборудованных на последнему слову техники лабораториях, то этот поиск может стать более плодотворным. NASA готовится отправить еще один марсоход на Марс в ближайшие 5 лет. Он будет собирать образцы горных пород и грунта, но у космического агентства пока нет четких планов, каким образом их можно вернуть на Землю.

Стоит вспомнить компанию SpaceX и ее беспилотный корабль Dragon capsule, который вошел в историю в 2012 году, как первый коммерческий космический корабль для перевозки грузов на МКС, а также со станции на Землю. SpaceX в данный момент разрабатывает модификацию космического корабля Dragon в качестве беспилотного спускаемого аппарата на поверхность Марса. В прошлом году эта идея вызвала интерес у исследователей NASA.

Согласно предложению NASA, спускаемый аппарат Red Dragon будет доставлен к Марсу разрабатываемой сейчас компанией SpaceX ракетой Falcon Heavy. Запуск первоначально намечался на 2022 год. В ходе этой миссии образцы, собранные марсоходом, должны будут быть доставлены обратно на Землю для изучения.

Поскольку Falcon Heavy уже близок к завершению, а в этом году планируется пробный запуск, SpaceX анонсировал планы по отправке Red Dragon в космос в течение нескольких лет. Более подробно о космическом корабле, предназначенном для полетов на Марс, глава компании SpaceX планирует рассказать в конце сентября 2016 года на Международной конференции по астронавтике.

Пока еще не ясно, как это вписывается в график НАСА, которое планирует собрать образцы горных пород, но Илон Маск уже сделал громкое заявление, что Red Dragon заложит основу для возможной колонизации Марса.

Маск также добавил в своем аккаунте Twitter, что его компания SpaceX планирует разработать корабль Dragon 2, который сможет совершать посадки "в любом месте Солнечной системы", а миссия Red Dragon на Марс является только первым испытательным полетом. При этом канадско-американский предприниматель также сообщил, что у текущей версии "Дракона" кабина для пилотов по объему примерно равна внедорожнику, что будет неудобно для длительных пилотируемых полетов.

Заявления Маска не беспочвенны - уже сейчас SpaceX работает над пилотируемой версией Dragon. Первые пилотируемые испытательные полеты должны начаться в течение двух-трех лет, и Маск публично заявил, что примерно в 2025 году будет открыта эра пассажирских полётов на Марс.

Недавно все мировые СМИ сообщили, что . Возможно, и полёты на Марс в недалёком будущем станут реальностью.

Шесть лет, затраченные на работы по программе COST (Commercial Orbital Transportation Service – Коммерческая орбитальная транспортная система) наконец дали свои первые результаты. 22 мая в Космическом центре Кеннеди был произведен запуск ракеты-носителя Falcon-9 с грузовым космическим аппаратом Dragon. Через три дня аппарат приблизился к Международной космической станции, был захвачен манипулятором Canadarm2 и пристыкован к ней. На первый взгляд, самое обычное событие для современной космонавтики. Однако Dragon является первым в мире транспортным космическим аппаратом, созданным не соответствующей государственной организацией, но частной компанией. Кроме того, компания SpaceX изначально приспосабливала свой «Дракон» к коммерческой эксплуатации.

В настоящее время США возлагает большие надежды на частные проекты Dragon и Cygnus. Дело в том, что закрытие программы Space Shuttle оказалось в некоторой мере неожиданным и по стечению обстоятельств у НАСА не осталось одноразовых космических аппаратов для доставки на орбиту грузов и людей. На создание новых нужно время и немалое количество денег. Образовавшуюся «дыру» в космической программе нужно было в срочном порядке закрывать. В 2006 году было предложено кардинально новое для мировой космонавтики решение. В январе того года НАСА объявило о начале программы COST. Самый заметный момент этой программы касался привлечения в космическую отрасль частных организаций. Оным предлагалось представить свои проекты перспективного «грузопассажирского» космического корабля. Американское космическое агентство выдвинуло такое предложение по нескольким причинам. Во-первых, НАСА имеет определенные затруднения с финансированием новых сложных проектов, а во-вторых, особенности государственной структуры не позволяют ей полностью своевременно реагировать на текущие требования, что, в конечном итоге, выливается в значительные сроки. Программа COST, в свою очередь, призвана использовать гибкость и другие плюсы коммерческих организаций. Одновременно с этим НАСА смогло выделить на программу всего полторы-две стоимости одного корабля типа «Шаттл».

В конце 2008 год завершился первый этап программы COST – рассмотрение конкурсных проектов. Были заключены контракты с двумя фирмами на окончание разработки и испытание двух кораблей. Компании SpaceX и Orbital Sciences должны были довести проекты Dragon и Cygnus соответственно. Работы по «Сигнусу» еще не подошли к концу, а «Дракон» уже совершил свой первый полет. Надо заметить, запуск 22 мая принципиально был не первым в «биографии» Dragon. В декабре 2010 года был произведен тестовый полет, в ходе которого прототип «Дракона» вышел на орбиту, произвел пробное маневрирование и пошел на посадку. Зато в конце мая текущего года Dragon не только продемонстрировал свои возможности в летном плане, но и впервые доставил на МКС груз. Из-за испытательного характера последнего на сегодня запуска Dragon вез грузы не первой необходимости – на случай возможной аварии. Тем не менее, новый грузовик успешно вышел на орбиту и подошел к Международной станции. Таким образом, планировавшийся на случай неудачи во втором полете третий испытательный запуск, скорее всего, получит новые цели.

До 2016 года по контракту NASA и SpaceX будет проведено 12 грузовых полетов «Дракона» к МКС. К тому времени будет закончена разработка пилотируемого варианта корабля. Благодаря своим размерам обитаемый вариант аппарата Dragon сможет доставлять на орбиту 7 человек или 4 человека плюс две с половиной тонны грузов. До испытаний пилотируемой версии «Дракона» осталось еще, как минимум, четыре года, а руководство компании SpaceX уже строит планы на него. Так, главный конструктор и по совместительству отец-основатель «Спейс-Икс» Э. Маск приводит весьма примечательные цифры. По его расчетам, доставка на орбиту одного космонавта будет стоить немногим более 20 миллионов долларов. Для сравнения, последний космический турист Г. Лалиберте за свое путешествие выложил 35 миллионов, а НАСА в настоящее время за подъем и спуск каждого астронавта платит около 60-ти. Очевидно, что проект Dragon того стоит, если, конечно же, обещаемые 20 миллионов за космонавта будут правдой.

Возможные большие перспективы «Дракона» являются поводом для беспокойства работников Роскосмоса. Коммерческий проект фирмы SpaceX в будущем может стать реальным конкурентом для российских «Союзов», прежде всего в экономическом плане. Тем временем семейство космических кораблей «Союз» вот-вот пополнится очередной модификацией, на этот раз последней. «Союз ТМА-МС» планируется ввести в строй в следующем году. Вариант ТМА-МС будет использоваться в течение следующих пяти-шести лет, а потом на смену ему придет Перспективная пилотируемая транспортная система (ППТС). Новый корабль уже разрабатывается и летом 2012 года проект будет представлен на техническую экспертизу. Первый испытательный полет ППТС будет произведен в 2015 году, а к 18-му корабль будет введен в эксплуатацию. По имеющимся данным, ППТС сможет доставлять на орбиту 6 человек экипажа или две тонны груза. За счет модульной конструкции и многоразовых спускаемых аппаратов стоимость эксплуатации ППТС будет значительно меньше по сравнению с «Союзами» последних версий.

Как видим, сложившаяся своеобразная монополия российских кораблей в ближайшие годы может быть разрушена. Правда, пока непонятно, как именно она пошатнется. К тому же между запланированным началом эксплуатации Dragon с астронавтами на борту и первым пилотируемым полетом ППТС пройдет не так много времени. Поэтому ситуация может сложиться любая. Наконец, SpaceX является частной организацией и, как следствие, в случае каких-либо серьезных проблем финансового или другого толка она вряд ли сможет рассчитывать на поддержку государства, особенно в свете существования конкурирующих фирм с похожими проектами. На данный момент можно с достаточной уверенностью утверждать только одно: намечается новая «космическая гонка». С учетом того, что все новые и новые страны выказывают свой интерес к космосу, каждый новый корабль будет обязан быть лучше своих конкурентов.

По материалам сайтов:
http://kp.ru/
http://spacex.com/
http://spaceref.com/
http://federalspace.ru/